超聲波萃取儀.ppt

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1、超聲波輔助萃取裝置（Ultrasound-AssistedExtraction）姓名：張瑞學(xué)號：1075513004642013-11-11背景超聲波萃取原理超聲波提取的主要影響因素超聲波提取技術(shù)的特點(diǎn)超聲波提取設(shè)備超聲波提取技術(shù)的應(yīng)用超聲波與微波的比較1背景2超聲波萃取原理超聲波很像電磁波，能折射、聚焦和反射，但超聲波又不同于電磁波，電磁波可在真空中自由傳播，而超聲波的傳播則要依靠彈性介質(zhì)。超聲波在傳播時，使彈性介質(zhì)中的粒子產(chǎn)生振蕩，并通過彈性介質(zhì)按超聲波的傳播方向傳遞能量。超聲波可以產(chǎn)生空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)。2超聲波萃取原理圖1.聲波的頻率界限圖2超聲波萃取原理空化效應(yīng)液體或多或

2、少溶有微氣泡，超聲的作用亦使液體內(nèi)產(chǎn)生無數(shù)微小空腔，且尺寸不一。當(dāng)一定頻率的超聲波作用于液體時，只有尺寸適宜的小氣泡能發(fā)生共振現(xiàn)象，大于共振尺寸的小泡被驅(qū)出液體外，小于共振尺寸的小泡在超聲作用下逐漸長大。接近共振尺寸時，在聲波的稀疏階段，小泡迅速脹大；在聲波的壓縮階段，小炮又突然被絕熱壓縮，直至湮滅，這瞬間在氣泡及其周圍微小空間內(nèi)出現(xiàn)熱點(diǎn)，形成高溫高壓區(qū)，溫度達(dá)5000K以上，強(qiáng)大的微激波壓力達(dá)500atm，有利于有效成分在液體媒介中溶出。這是超聲波的空化效應(yīng)。2超聲波萃取原理2超聲波萃取原理高頻振動及輻射壓力形成有效的攪動與流動空化氣泡振動，顯著減弱液體的表面張力及磨檫力,并破壞固液界面

3、的附著層媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在其傳播空間內(nèi)進(jìn)入振動狀態(tài)，從而可加速樣品的釋放、擴(kuò)散及溶解過程介質(zhì)分子的運(yùn)動速度遠(yuǎn)大于懸浮體分子的運(yùn)動速度，從而在兩者之問產(chǎn)生摩擦，是樣品更容易溶于萃取液中機(jī)械效應(yīng)2超聲波萃取原理超聲波在彈性媒質(zhì)中傳播時，其能量不斷被媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)吸收并轉(zhuǎn)化為熱能，從而使媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的溫度升高這種吸收聲能引起的樣品內(nèi)部溫度的瞬時升高，因此可以使被提取的成分的結(jié)構(gòu)和生物活性保持不變。熱效應(yīng)2超聲波萃取原理2.2超聲波萃取原理超聲波萃取技術(shù)的基本原理主要是利用超聲波的空化作用來增大物質(zhì)分子的運(yùn)動頻率和速度，從而增加溶劑的穿透力，提高被提取成分的溶出速度。此外，超聲波的次級效應(yīng)，如熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)等也能

4、加速被提取成分的擴(kuò)散并充分與溶劑混合，因而也有利于提取。3超聲波萃取的主要影響因素主要影響因素溫度聲處理時間聲波頻率一般不需要加熱，但其本身存在較強(qiáng)的熱效應(yīng)，且介質(zhì)的溫度對空化作用的強(qiáng)度也有一定的影響超聲波頻率是影響有效成分萃取率的主要因素之一。超聲提取通常比常規(guī)提取的時間要短（20~45min）。相對于其他影響因素而言，超聲提取時間對提取率沒有顯著影響。4超聲波提取技術(shù)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)成本低效率高簡單易行易于維護(hù)雜質(zhì)少，易于分離純化時間短溫度低適應(yīng)性廣5超聲波提取設(shè)備5超聲波提取設(shè)備5超聲波提取設(shè)備超聲波輔助萃取的裝置浴槽式—應(yīng)用廣，但是超聲波不能均勻分布并且隨時間變化超聲波能量衰減探針式—超

5、聲波探針可將能量集中在樣品的某一范圍，因而在液體中能提供有效的空穴作用5超聲波提取設(shè)備6超聲波與微波的比較Textinhere酸消解中比微波安全相對于微波，超聲波萃取的步驟少，不易對樣品造成污染超聲波與微波相比有些情況下比微波快6超聲波提取技術(shù)的應(yīng)用1.生物堿的提取采用常規(guī)提取技術(shù)提取中藥中的生物堿往往具有提取時間長、提取收率低等缺陷，而采用超聲技術(shù)提取生物堿具有工藝簡單、省時、提取率高等優(yōu)點(diǎn)。郭孝武等人分別用超聲和常規(guī)回流兩種提取方法從益母草中提取益母草總生物堿，結(jié)果表明，用110kHz的超聲波提取40min的提取率比常規(guī)回流提取2h的提取率高出1倍，且具有工藝簡單、無需加熱的優(yōu)點(diǎn)。6超

6、聲波提取技術(shù)的應(yīng)用2.黃酮類物質(zhì)的提取黃酮類物質(zhì)常用水煎煮法、浸提法或堿提酸沉法等傳統(tǒng)方法來提取，缺點(diǎn)是費(fèi)時、費(fèi)工，且提取率較低。近年來，超聲提取技術(shù)在黃酮類物質(zhì)的提取方面已有很多報道。郭孝武等人以乙醇為溶劑，利用超聲技術(shù)從杜仲葉中提取黃酮類化合物，結(jié)果表明在最佳工藝條件下用超聲提取45min，杜仲葉中總黃酮類化合物的提出率可達(dá)25.43%。6超聲波提取技術(shù)的應(yīng)用3.蒽醌類物質(zhì)的提取蒽醌類衍生物在植物體內(nèi)的存在形式比較復(fù)雜,游離態(tài)與結(jié)合態(tài)經(jīng)常共存于同一種中草藥中,其常規(guī)提取方法都是采用乙醇或稀堿水溶液來提取，缺點(diǎn)是有效成分會因長時間受熱而被破壞，因而提取率較低。郭孝武利用超聲技術(shù)從大黃中提

7、取大黃蒽醌類物質(zhì)，結(jié)果表明以頻率為20kHz的超聲波提取10min比常規(guī)煎煮法提取3h的提取率要高。6超聲波提取技術(shù)的應(yīng)用4.多糖類物質(zhì)的提取近年來發(fā)現(xiàn)多糖類化合物具有抗腫瘤和增強(qiáng)免疫的功能，其傳統(tǒng)提取方法主要有水煎法和浸泡法，缺點(diǎn)是提取率低、費(fèi)時。若用超聲法提取多糖類物質(zhì)，則可縮短提取時間，提高提取率。李鐘玉等人以水為溶劑，利用超聲技術(shù)從靈芝中提取靈芝多糖，結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的酸提法相比，超聲法的提取率較高,且提出物中的